PERHITUNGAN STRUKTUR V-1 BAB V PERHITUNGAN STRUKTUR Berdasarkan Manual For Assembly And Erection of Permanent Standart Truss Spans Volume /A Bridges, Direktorat Jenderal Bina Marga, tebal pelat lantai kendaraan 0 cm dan tebal lapis perkerasan 5 cm. Sesuai desain dari Konstruksi Baja Indonesia (KBI) untuk jembatan kelas B dengan bentang 55 m, jarak antar gelagar memanjang 1,5 m dan jarak antar gelagar melintang 5 m. Pada jembatan rangka baja, elemen struktur komposit terbentuk melalui kerjasama antara gelagar melintang dengan pelat beton. Untuk menjaga lekatan antara gelagar melintang dengan pelat beton tetap ada, perlu dipasang penghubung geser (shear connector) yang berfungsi menahan gaya geser memanjang yang terjadi pada bidang pertemuan antara pelat beton dengan gelagar melintang. Pemakaian dek baja dibawah pelat beton berfungsi sebagai cetakan tetap dari pelat beton serta untuk menahan momen positif yang terjadi pada pelat beton. Dek baja dipasang dengan posisi gelombang dek sejajar balok penumpu (gelagar melintang) Spesifikasi jembatan adalah sebagai berikut : Tipe Jembatan Bentang Jembatan : Rangka Baja Transfield Australia : 55 m Lebar Jembatan : 7 m ( x 3 m + x 0,5 m ) Asumsi perencanaan :
PERHITUNGAN STRUKTUR V- 0.5 5.50 7.00 0.5 G F A C B D E
PERHITUNGAN STRUKTUR V-3 Bangunan Atas (Super Structure) a. Sandaran : pipa φ 76,3 mm ( 3 inchi ), mutu BJ 37 b. Lantai kendaraan : beton bertulang K-350, tebal 0 cm perkerasan : lapis aspal beton, tebal 5 cm c. Trotoir : beton tumbuk K-15, tebal 5 cm beton bertulang K-350, tebal 0 cm d. Gelagar memanjang : baja IWF.00, mutu BJ 5 e. Gelagar melintang : baja IWF 800.300, mutu BJ 5 f. Rangka induk : baja IWF., mutu BJ 5 g. Ikatan angin : tertutup, baja IWF 50.175 & L 150.150.16, mutu BJ 37 Bangunan Bawah (Sub Structure) Abutment : beton bertulang K-350 Pondasi : tiang pancang beton pracetak Ø 30 cm Wing Wall : beton bertulang K-50 Bangunan Pelengkap Dinding penahan tanah : pasangan batu kali
PERHITUNGAN STRUKTUR V-4 5.1. PERHITUNGAN STRUKTUR BANGUNAN ATAS 5.1.1. PERHITUNGAN SANDARAN ( RAILLING ) hs 7.0 Ls Gambar 5.1. Sandaran Pada Jembatan Sandaran (railling) merupakan pagar untuk pengamanan pengguna jembatan khususnya pejalan kaki. Menurut Pedoman Perencanaan Pembebanan Jembatan Jalan Raya hal 10 : Tiang-tiang sandaran pada setiap tepi trotoir harus diperhitungkan untuk dapat menahan beban horizontal sebesar 100 kg/m` yang bekerja pada tinggi 90 cm diatas lantai trotoir Jika gelagar melintang diasumsikan menggunakan IWF 800.300 dengan ketinggian profil 80 cm, sedangkan tinggi pelat lantai 0 cm, maka tinggi sandaran dari titik terbawah rangka induk : hs 0,8 + 0, + 0,5 + 0,9,15 m sedangkan tinggi total rangka : h total rangka 5 + 0, + 0,8 6 m Sandaran diasumsikan menumpu sendi pada rangka induk, adapun panjang sandaran yang menumpu pada rangka induk sebesar (pada tengah bentang) : Dengan menggunakan rumus segitiga :
PERHITUNGAN STRUKTUR V-5 6.0 m l,15 m ls 5.0 m l 6,15 ; dimana l 0,5 ls,5 6 l 1,604 m ls x l ls x 1,604 3,1 m gaya yang terjadi akibat beban 100 kg/m : P 100 kg qh 100 kg/m` A 3,1 m B Gambar 5.. Pembebanan Pada Sandaran Jembatan RA RB qh * ls 100*3,1 100 + P + 10, 5 kg M 1 1 1 1 * qh * Ls + * P * L x100x3,1 + x100x3,1 09, 05 kg.m 8 4 8 4 Sandaran direncanakan menggunakan pipa φ 76,3 mm ( 3 inchi )
PERHITUNGAN STRUKTUR V-6 a. Data Perencanaan : σ ijin 1600 kg/cm ( mutu BJ 37 ) E baja,1x10 6 kg/cm data teknis profil : Diameter (D) 7,63 cm Tebal (t) 0,5 cm Luas (F) 11, cm Berat (G) 8,79 kg/m Momen Tahanan (W) S 18,7 cm t D b. Kontrol terhadap bahan dan tegangan yang ada 1) Terhadap lendutan 5xqhxl 384El 4 1xPxL + 48EI 3 l < 300 4 3 5x1x(31) 1x1x31 + 0,96cm < 1,07cm... Ok 6 6 384x,1x10 x71,5 48x,1x10 x71,5 ) Terhadap momen σu < σijin Mu W σijin 0905 1117,91kg / cm < 1600kg / cm... Ok 18,7 3) Terhadap geser τ DxS l 10,5x18,7 55,05 kg / cm 71,5 τ ijin 0,58 x σ ijin 0,58 x 1600 98 kg/cm. τ < τ ijin.... Ok Maka pipa φ 76,3 mm (3 inchi) dapat dipakai untuk sandaran.
PERHITUNGAN STRUKTUR V-7 5.1.. PERHITUNGAN PELAT LANTAI TROTOIR q 500 kg/m P 500 kg/m 5 cm 0 cm 50 cm G 1 G A Lantai Trotoir Plat lantai Gambar 5.3. Pola Pembebanan Pada Trotoir Data Perencanaan γc kg/m 3 f c 35 MPa fy MPa Tul Utama 16 mm d h p ½ Tul Utama 155 40 ½ 16 107 mm Pembebanan a. Akibat Beban Mati 1) G 1 (berat trotoir) 0,5 x 1,0 x 0,5 x 00 75 kg ) G (berat pelat lantai) 0,0 x 1,0 x 0,5 x 40 kg Beban Mati 515 kg b. Akibat Beban Hidup 1) P (beban horisontal pada kerb) 1,0 x 500 500 kg ) q (beban hidup pada trotoir) 1,0 x 0,5 x 500 75 kg c. Perhitungan Momen dan Gaya Lintang M A 1,3*{(G 1 *L 1 )+(G *L )} + 1,6*{(q*L)+(P*L)} 1,3*{(75*0,5)+(40*0,5)} + 1,6*{( 500*0,5)+(500* 0,45) 1,3*{68,75 + 60} + 1,6*{15+5} 77,375 kg.m
PERHITUNGAN STRUKTUR V-8 D A q + G 1 + G (500*0,5) + 75 + 40 765 kg d. Perhitungan Tulangan Mu 7,7375 k 53, 39 kn/m φ * b* d *(0,85* f ' c) 0,8* 0,5* 0,107 *(0,85*35) 0,85. f'c fy 0,85*35 ( 1-1-. k ) 1,4 1,4 min 0, 0035 fy max ( 1-1- * 0,05339) 0,00408 0,85*f"c * β 600 0,75 * * 600 fy + fy 0,85*35*0,81 600 0,75 * * 0,071 600 + min < < max dipakai 0,00408 As * b * d 0,00408 * 500 * 107 18,8 mm. Dipakai tulangan D1 100 mm (As 905 mm ) V u 765 kg 7650 N Vc 1 ( f ' c ) 3 1 ( 35 ) * b * d 3 *500 *107 105503,43 N Vu menurut Peraturan Beton Bertulang Indonesia (PBI) 1971, dalam arah tegak lurus terhadap tulangan utama harus disediakan tulangan pembagi (untuk tegangan susut dan suhu ) untuk fy 40 MPa As 0,005 x b x d As 0,005 x 500 x 107 133,75 mm. Digunakan tulangan bagi D8 00 mm (As 51 mm )
PERHITUNGAN STRUKTUR V-9 5.1.3. PERHITUNGAN PELAT LANTAI KENDARAAN 5 cm 0 cm 1500 Gambar 5.4. Penampang Komposit Ln5000mm 1500 mm Data Perencanaan Tebal plat lantai kendaraan 0 cm Tebal lapis perkerasan 5 cm Mutu Beton (f c) 35 MPa Mutu Tulangan (fy) MPa Berat jenis beton (γc),4 t/m 3 Berat jenis aspal (γa), t/m 3 Ly/Lx 5000/1500 3,333 Ly/Lx 3 Plat lantai kendaraan menumpu pada sisi (arah Lx) Alternatif tebal plat minimum : (Ln / 4) 5000 / 4 08.33 mm (Ln / 8) 5000 / 8 178.57 mm tebal plat lantai kendaraan diambil 00 mm
PERHITUNGAN STRUKTUR V-10 Pembebanan 1. Akibat Beban Sendiri Berat sendiri pelat 0,0 x 1 x,4 0,48 t/m 1 Berat aspal 0,05 x 1 x, 0,11 t/m 1 Air hujan 0,05 x 1 x 1,0 0,05 t/m 1 Berat Total (Wd) 0,64 t/m 1 Berdasarkan Grafik dan Tabel Perhitungan Beton Bertulang: Ly/Lx 3 (nilai x 113, 0, 11) Mlx 0,001*Wu*lx *x Mly 0,001*Wu*lx *x Mtx - 0,001*Wu*lx *x Mty ½ * Mlx Wu 1,3*Wd 1,3*0,64 0,83 t/m 1 Perhitungan momen : Mlx 0,001*0,83*1,5 *113 0,115 t.m Mly 0,001*0,83*1,5 *0 0,0374 t.m Mtx - 0,001*0,83*1,5 * 11-0,097 t.m Mty ½ * Mlx ½*0,115 0,1058 t.m. Akibat Tekanan Roda Beban roda T 10 ton untuk roda ganda (PPPJJR hal 5) 5 cm 5 cm 45 45 0 cm 45 45 0 cm 15 50 cm 15 15 0 15 80 cm 50 cm Gambar 5.5. Penyebaran Beban 1
PERHITUNGAN STRUKTUR V-11 bx 80 cm by 50 cm Besar muatan T disebarkan 10 ton 0,8 * 0,5 5 t / m 45 45 5 cm 0 cm 80 cm 80 150 cm 50 Gambar 5.6. Penyebaran Beban Momen pada saat 1 roda pada tengah tengah plat Tx 80 cm ; Lx 150 cm Tx Lx 80 150 Ty 50 cm ; Ty Ly 50 150 0,533 0,333 Lx 150 cm Fxm 0,1477 (tabel bittner) Fym 0,097 (tabel bittner) Mxm Fxm * T * Tx * Ty 0,1477 * 5 * 0,80 * 0,50 1,477 t.m Mym Fym * T * Tx * Ty 0,097 * 5 * 0,80 * 0,50 0,97 t.m
PERHITUNGAN STRUKTUR V-1 Momen saat roda berdekatan dengan jarak antar as min 1 m 45 45 45 45 5 cm 0 cm 50 cm 80 cm 80 cm 15 50 cm 15 15 50 cm 15 50 cm 50 0 180 cm Bagian I Bagian I Bagian II Gambar 5.7. Penyebaran Beban 3 Tx 130 cm ; Lx 150 cm Tx Lx 130 150 0,867 Fxm 0,1104 Ty 50 cm ; Lx 150 cm Ty Ly 50 150 0,333 Fym 0,073 Mxm 1 Fxm * T * Tx * Ty 0,1104 * 5 * 1,3 * 0,50 1,794 t.m Mym 1 Fym * T * Tx * Ty 0,073 * 5 * 1,3 * 0,50 1,190 t.m
PERHITUNGAN STRUKTUR V-13 Bagian II Tx 0 cm ; Lx 150 cm Tx Lx 0 150 0,133 Fxm 0,363 Ty 50 cm ; Lx 150 cm Ty Ly 50 150 0,333 Fym 0,1193 Mxm Fxm * T * Tx * Ty 0,363 * 5 * 0,0 * 0,50 0,59 t.m Mym Fym * T * Tx * Ty 0,1193 * 5 * 0,0 * 0,50 0,30 t.m Mxm Mxm 1 - Mxm 1,794-0,59 1,04 t.m Mym Mym 1 - Mym 1,190-0,30 0,890 t.m Dengan membandingkan momen, dipilih momen terbesar : Mxm 1,477 t.m ; Mym 0,97 t.m Momen ultimit: Mx 1,6*1,477,363 t.m My 1,6*0,97 1,483 t.m 3. Akibat Beban Sementara (Beban Angin) 00 q 150 kg/cm 130 Gambar 5.8. Beban Sementara (Beban Angin) H asumsi tinggi yang diperhitungkan (truck) meter diatas lantai kendaraan Beban Angin 150 kg/m 1,5 kn/m Reaksi pada roda * 5 *150 1,30 Maka : - Beban T menjadi 1153,846 kg (10 + 1,154) 11,154 ton
PERHITUNGAN STRUKTUR V-14 11,154 - Beban T disebarkan 0,8 * 0,5 7,885 ton - Ditinjau akibat beban roda yang menentukan : Mxm 0,1477 * 7,885 * 0,80 * 0,50 1,647 t.m Mym 11,154 * 0, 097 10 0,103 t.m 4. Momen Desain Akibat Beban Tetap + Beban Angin Mx lapangan 0,115 + 1,647 1,8585 t.m Mx tumpuan 0,097 + 1,647 1,8567 t.m My lapangan 0,0374 + 0,103 0,1404 t.m My tumpuan 0,1058 + 0,103 0,088 t.m Akibat Beban Tetap + Beban Roda Mx lapangan 0,115 +,363,5745 t.m Mx tumpuan 0,097 +,363,577 t.m My lapangan 0,0374 + 1,483 1,504 t.m My tumpuan 0,1058 + 1,483 1,5888 t.m 5. Analisa Dek Baja Direncanakan dek baja merk combideck tebal 1mm : Tinggi Profil (hr) 45 mm Lebar Efektif Profil 870 mm Berat Profil (Wx) 11,35 kg/m As 139,71 mm
PERHITUNGAN STRUKTUR V-15 dx Mu 15,5 cm,5745 t.m 5,745 kn.m Mu 5,745 k 94, 48 kn/m φ * b* d *(0,85* f ' c) 0,8*1* 0,107 *(0,85*35) 0,85. f'c fy 0,85*35 1,4 fy ( 1-1-. k ) ( 1-1- * 0,09448) 0,00739 1,4 min max 0,0035 0,85* f"c *β 600 0,75 * * 600 fy + fy 0,85*35* 0,81 600 0,75 * * 0,071 600 + min < < max dipakai 0,00739 As * b * d 0,00739 * 1000 * 107 790,73 mm. As (790,73 mm ) < As rencana (139,71 mm ) Ok Analisa Penulangan Penulangan Arah x (lapangan) d 155 40 ½ 16 107 mm ; Mu,5745 t.m 5,745 kn.m Mu 5,745 k 94, 48 kn/m φ * b* d *(0,85* f ' c) 0,8*1* 0,107 *(0,85*35) F 1-1 (.k) 1-1 ( x 0,09448) 0,0994 F max β1 { 450 / (600+fy) } 0,81 { 450 / (600+) } 0,3645 F < Fmax tulangan single 0,85. f'c F fy 0,85*35 0,0994 0,00739
PERHITUNGAN STRUKTUR V-16 1,4 fy 1,4 min 0,0035 max 0,85*f"c *β 600 0,75 * * 600 fy + fy 0,85*35 600 0,75 * *0,81* 0,071 600 + min < < max dipakai 0,00739 As * b * d 0,00739 * 1000 * 107 790,73 mm. Digunakan tulangan rangkap D16 00 mm (As 1005 mm ) Penulangan Arah x (tumpuan) Mu,577 t.m 5,77 kn.m Mu 5,77 k 94, 416 kn/m φ * b* d *(0,85* f ' c) 0,8*1* 0,107 *(0,85*35) F 1-1 (.k) 1-1 ( x 0,094416) 0,0994 F max β1 { 450 / (600+fy) } 0,81 { 450 / (600+) } 0,3645 F < Fmax tulangan single 0,85. f'c fy. F 0,85*35. 0,0994 0,00739 1,4 fy 1,4 min max 0,0035 0,85*f"c *β 600 0,75 * * fy 600 + fy 0,85*35 600 0,75 * *0,81* 0,071 600 + min < < max dipakai 0,00739 As * b * d 0,00739 * 1000 * 107 790,73 mm. Digunakan tulangan rangkap D16 00 mm (As 1005 mm )
PERHITUNGAN STRUKTUR V-17 Penulangan Arah y (lapangan) d 155 40 ½ 16-1 95 mm ; Mu 1,504 t.m 15,04 kn.m Mu 15,04 k 70, 784kN/m φ * b* d *(0,85* f ' c) 0,8*1* 0,095 *(0,85*35) F 1-1 (.k) 1-1 ( x 0,07078) 0,0735 F max β1 { 450 / (600+fy) } 0,81 { 450 / (600+) } 0,3645 F < Fmax tulangan single 0,85. f'c fy. F 0,85*35. 0,0735 0,00547 1,4 fy 1,4 min max 0,0035 0,85*f"c *β 600 0,75 * * fy 600 + fy 0,85*35 600 0,75 * *0,81* 0,071 600 + min < < max dipakai 0,00547 As * b * d 0,00547 * 1000 * 95 519,65 mm. Digunakan tulangan rangkap D13 150 mm (As 754 mm ) Penulangan Arah y (tumpuan) Mu 1,5888 t.m 15,888 kn.m Mu 15,888 k 73, 968 kn/m φ * b* d *(0,85* f ' c) 0,8*1* 0,095 *(0,85*35) F 1-1 (.k) 1-1 ( x 0,07397) 0,0769 F max β1 { 450 / (600+fy) } 0,81 { 450 / (600+) } 0,3645 F < Fmax tulangan single
PERHITUNGAN STRUKTUR V-18 0,85. f'c fy. F 0,85*35. 0,0769 0,0057 1,4 fy 1,4 min max 0,0035 0,85*f"c *β 600 0,75 * * fy 600 + fy 0,85*35 600 0,75 * *0,81* 0,071 600 + min < < max dipakai 0,0057 As * b * d 0,0057 * 1000 * 95 543,4 mm. Digunakan tulangan rangkap D13 150 mm (As 754 mm ) Chek ketebalan plat 1. Berdasarkan tebal minimum plat (Ln / 8) 5000 / 8 178.57 mm h 00 mm > 178.57 mm. Ok. Syarat lendutan arah memanjang (Ln1) 5000 mm arah melebar (Ln) 1500 mm Perbandingan bentang panjang bersih terhadap lebar bersih (Ln1 / Ln) Maka, β (5000 / 1500) 3,333 ; αm 0 (tanpa balok tepi) hj ( Ln (8,0 + fy/1500 ) / ( 36 + 5 β (αm 0,1 * (1 + 1/β)) 1,1 hk ( Ln (0,8 + fy/1500 ) / ( 36 + 9 β ) ) * 1,1 hl ( Ln (0,8 + fy/1500 ) / 36 ) * 1,1 (untuk slab tanpa balok)
PERHITUNGAN STRUKTUR V-19 fy Ln 0,8 + 1500 hl *1,1 36 30 5000 0,8 + 1500 hl *1,1 154,8 mm 36 Untuk angka keamanan, besar nilai hl ditambah 10 % Maka, hl 154,8 + (10%*154,8) 170,8 mm h plat rencana yang ada 00 mm h (00 mm) > hl (170,80mm)...Ok 3. Syarat geser fv V A P < 0,58 σ Ijin fv V A 10000 500*150 0,133 < 0,58*1600 98kg / cm...ok P
PERHITUNGAN STRUKTUR V-0 Ø 16-00 Ø 16-00 Ø 16-00 Ø 13-150 Ø 13-150 Ø 13-150 Ø 13-150 Ø 13-150 Ø 13-150 Ø 16-00 Ø 16-00 Ø 16-00 Ø 16-00 Ø 16-00 Ø 13-150 Ø 13 Ø 16-00 1.50 m Gambar 5.9. Penulangan Pada Plat Lantai Kendaraan
PERHITUNGAN STRUKTUR V-1 5.1.4. PERHITUNGAN GELAGAR MEMANJANG DAN MELINTANG 5.00 5.00 0.5 1.50 1.50 1.50 1.50 0.5 Trotoir Lantai kendaraan Gelagar Gelagar Gambar 5.10. Denah Plat Lantai, Trotoir, Gelagar Memanjang & Melintang Data Perencanaan : Tebal plat lantai 0 cm Tebal trotoir 5 cm Tebal plat trotoir 0 cm Tebal lapisan aspal 5 cm Berat jenis beton kg/m 3 Berat jenis aspal 00 kg/m 3